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丹麦电网运营商获得重要的400kV新线路的审批
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杆塔的美学设计帮助丹麦电网运营商获得重要的400kV新线路的审批

December 2, 2015 • Utility Practice & Experience, Weekly Article, 最近文章汇总

不久前, 北欧国家丹麦成为世界 上第一个不再接受任何电力线 路搭建随处可见的格构式输电 铁塔的地方。虽然该国相对较小, 仅拥有 约560万人口, 但使这一铁塔设计的研发 在国际舞台上受到注目的是, 公众反对建 设新架空输电线的趋势已经在影响着越 来越多的国家, 而丹麦则是这一趋势的先 行者。 INMR China 20 Low Res-2-2 400kV 杆塔的美学设计帮助丹麦电网运营商获得重要的400kV新线路的审批 INMR China 20 Low Res 2 2   幸运的是, 全球各地受此影响的公众对增 加电力基础设施的抵抗看来更多的是与外 观有关, 而不是其功能。在这方面, 无论正 确与否, 格构式杆塔已经成为架空线路有 时强加在自然景观上的瑕疵的象征。这表 明, 如果电力公司确实可以找到替代的更 美观的杆塔结构, 有充分理由预期公众反 对的呼声会减少。   当然, 丢弃坚固的格构式杆塔或许绝不仅 仅只是受经济利益驱使:时间已经证明, 这些铁塔的性价比高, 性能出色, 运行寿 命期长。事实上, 这解释了为什么几十年 来仍然在使用, 并且基本保持不变。   INMR参观了其中一种世界上最新的格构 式铁塔的替代品, 并采访了开发这一理念 的工业设计师, 以及采用这一理念的输电 系统运营商。除了关于如何使新输电线路 更多被日益警惕的公众所接受的有价值信 息外, 本文还提供了对这类工程中绝缘子 规范和应用的深入了解。   架设沿着北欧日德兰 (Jutland) 半岛向北走向的新双回路400kV Kassø-Tejle输电线的起因是实现 加强德国和丹麦之间互联的长期 目标, 并从那里再连接到挪威和瑞 典。然而, 通过架设另一条架空线 实现这一目标, 必须克服来自于这 一平原地区多数是小农场和历史 悠久城镇居民的强烈反对。 丹麦电网运营商Energinet早在 2009年3月首次开始规划该线路, 并按照当地规划主管部门的要求 提交了环境影响评估报告。此文件 提出了新线路的起始路线将尽可能 平行于两点之间的现有输电线路。 当年六月份制定了第一个公开的规 划, 要求Energinet调研不同路线 对人、建筑物以及当地野生动物和 植被预期产生的影响。三个月之内 确定了这些替代品, 每一个有400 米宽的规划区。 INMR China 20 Low Res-2 400kV 杆塔的美学设计帮助丹麦电网运营商获得重要的400kV新线路的审批 INMR China 20 Low Res 2 2010年3月到5月对该项目进行了第 二次公开听证会, 在这期间, 发布了 环境影响评估, 给予公众一定的时 间段发表自己的意见以及任何调整 的建议。当年秋天, 审查了最终的环 境影响评估和详细的路线规划, 6个 月之内就如何补偿开始与受影响的 土地拥有者进行谈判。2013年初左 右开始了该输电线路的建设, 计划 于2014年11月竣工。  

这条输电线路沿线采用的铁塔构 架风格, 称为鹰式塔, 是由一家哥 本哈根公司的工业设计师设计, 其 背景更多地是公共工程而不是能 源。然而早在2001年, 一次设计竞 赛激起了创始人Erik Bystrup的兴趣, 竞赛的目标是找到日德兰半岛 另一条敏感输电线新铁塔的设计 方案。在此之前, 像大多数公众一 样, 他沿着高速公路边行驶边往外 看他称之为的 “大量齿轮和钢制构 件组成的现代化电力线路”, 为什么 还没有被更美观的设计取而代之令 他感到诧异。Bystrup说: “对于我来 说, 大多数电力杆塔显然是并不很 在意天空的人所设计。然后在2001 年, 我们在日德兰半岛的竞赛中不仅获得第一, 而且还获得第二和第 三名的奖项使我意识到, 将我们的 设计思路应用到电力行业可能证明 是很有吸引力的提议。”

“对于我来说,大多数电力杆塔显然是并不很在意天空的人所设计。”

Bystrup谈到开发之初一些使电力 杆塔更好地融入周围环境的理念。 例如, 他最早的提案之一, 被称为天 空塔, 使用了整块抛光不锈钢, 反射 每一个方向的光, 因此几乎看不见杆 塔。然而, 因为担忧被反射的车头灯 可能给司机造成盲点, 从未积极地 推行这一设计。   入选Kassø-Tejle工程的鹰式铁塔 是后续的设计理念, Bystrup称该 理念明确了是传递 “安静优雅”, 有 助于将一条主要的400kV输电线 路融入风景优美的田园风光。他解 释说, 最终选中的塔是热镀锌圆柱 体钢柱和菱形的横担, 代表着舍弃 了他最初提出的耐候合金钢, 该合 金钢除了其他成分外, 还含有非常 小比例的铜。   据Bystrup介绍, 在这种杆的外表 面能迅速形成一层 “皮肤”, 使其表 面快速稳定防止进一步氧化, 从而 使杆塔的寿命实质上是无限长。就 成本而言, 他估计采用热镀锌的替 代品与无电镀的铜钢合金相似。然 而, 从可持续的观点看, 他建议铜钢 方案更优, 因为几十年间镀锌层的锌 可向下渗透并且污染土壤。Bystrup 说, 在本项目的特殊情况下, 当地农 民更不想在他们的土地上出现看上 去锈迹斑斑的东西。   舍弃最初理念的另一点考虑是使用 两个交叉横担, 而不是单一较长横 担支撑所有的导体。这也是由当地 居民决定的, 以及主要是根据铁塔 的位置能够距离现有住房多远而 决定的。Bystrup说: “使用双横担 来代替单横担, 每个杆塔的钢使用 量和成本增加约三分之一, 但是, 最 后的决定不是依据经济而是基于满 足当地居民的品味。我原本倾向于 选择也允许我们降低杆塔高度的 单横担。”   Bjarke Jensen是一名输电工程 师, 现就职于Energinet公司变电 站, 他密切参与了Kassø-Tejle线 路的规划。他解释说, 自2007年 以来, 丹麦采取的政策是所有低 于400kV的输电线路必须埋在地 下。此外, 虽然仍允许400kV的架 空输电线路, 但是这些线路现在必 须仅基于单极杆塔。虽然根据在丹 麦的经验, 他估计填埋线路的成本 (下图) 代尔夫特附近Wintrack线路电 缆转换站。日德兰半岛北部敏感区域 的400千伏电缆转换站。 要高出约3〜4倍, Bystrup和同事 Henrik Skouboe相信, 基于英国 国家电网的数据, 这一数据在其他 国家通常接近6至12倍。 Bystrup评述说, 与此同时, 从架空 线路转换到地下掩埋往往被证明 在技术上存在着和经济一样大的 挑战。他认为, “我们现在坚定地 致力于设计具有美学效果的电力杆 塔是因为经验告诉我们, 用电缆取 代所有架空线路的条件尚未成熟。 在不久将来的任何时候也不太可能 成熟。其最大的问题是, 由于存在 电感和电容的问题, 不能有效地进 行远距离输电, 而解决该问题需要 用昂贵的电抗器。” 他列举了欧洲 其他电力公司的例子, 因为与某些 电缆装置进行连接涉及到了技术 挑战, 已经选择在地面上安装甚至 90kV的线路。他还强调了一旦电力 线路埋在地下, 迅速处理电力中断 的成本很高。 INMR China 20 Low Res-4 400kV 杆塔的美学设计帮助丹麦电网运营商获得重要的400kV新线路的审批 INMR China 20 Low Res 4 尽管Bystrup的观点比较了电缆 与美学架空输电线的未来, 新的 Kassø-Tejle线路沿着其166公里 的路线在三个敏感的环境点铺设 了地下电缆。丹麦的其他地方和荷 兰采取了同样的方法, 荷兰第一条 380kV Wintrack线路以其在历 史名城代尔夫特附近10公里长的 电缆部分为特色 (参见INMR 2013 年第一期) 。  

 “我们开始设计美学杆塔是因为我们认为,由电缆取代架空输电线的条件尚未成熟,在不久的将来也不太可能成熟。”

  Bystrup选取了令人关注的位置, 此 处由架空线到电缆转换处实际上在 环境和美学方面更具破坏性, 与连 续没有中断的架空线进行了对比。 他评论说, “但凡输电线要走地下, 就需要转换站, 搭建杆塔和设备占 用的面积可以达到一个足球场的 大小。同样在另一端也是如此, 例 如当两者之间是一个美丽的城镇或 峡谷。但是从纯美学的角度来看, 我 认为线路连续不中断的方案对环境 的影响小得多。事实上, 任何中断连 续性的变化只会增加整体外观的无 序和杂乱。”

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